سيارة هجينة

تستخدم السيارة الهجينة نوعين متميزين أو أكثر من الطاقة ، مثل محرك الاحتراق الداخلي لتشغيل مولد كهربائي يعمل بمحرك كهربائي ، على سبيل المثال في قطارات الديزل الكهربائية التي تستخدم محركات الديزل لتشغيل مولد كهربائي يعمل بمحرك كهربائي وغواصات التي تستخدم الديزل عند ظهورها والبطاريات عند المغمورة. وسائل أخرى لتخزين الطاقة تشمل السوائل المضغوطة في الهجينة الهيدروليكية.

المبدأ الأساسي مع السيارات الهجينة هو أن المحركات المختلفة تعمل بشكل أفضل بسرعات مختلفة ؛ المحرك الكهربائي أكثر كفاءة في إنتاج عزم الدوران ، أو طاقة الدوران ، ومحرك الاحتراق أفضل للحفاظ على السرعة العالية (أفضل من المحرك الكهربائي النموذجي). إن التحول من واحد إلى الآخر في الوقت المناسب بينما يؤدي الإسراع إلى تحقيق الفوز من حيث كفاءة الطاقة ، على سبيل المثال ، مما يؤدي إلى زيادة كفاءة استهلاك الوقود ، على سبيل المثال.

كيف تعمل السيارات الهجينة الكهربائية
تجمع المركبات الهجينة الكهربائية (HEVs) بين مزايا محركات البنزين والمحركات الكهربائية. المجالات الرئيسية للكفاءة أو مكاسب الأداء هي الكبح المتجدد ، مصادر الطاقة المزدوجة ، وأقل تباطؤا.

إعادة توليد الكبح [بحاجة إلى مزيد من التوضيح] يمكن استخدام نظام نقل الحركة لتحويل الطاقة الحركية (من السيارة المتحركة) إلى طاقة كهربائية مخزنة (بطاريات). يتم استخدام نفس المحرك الكهربائي الذي يعمل بنظام نقل الحركة لمقاومة حركة نظام نقل الحركة. تؤدي هذه المقاومة المطبقة من المحرك الكهربائي إلى إبطاء عجلة القيادة وإعادة شحن البطاريات في وقت واحد.
ازدواجية السلطة. يمكن أن تأتي الطاقة من المحرك أو المحرك أو كليهما اعتمادًا على ظروف القيادة. يمكن توفير قوة إضافية لمساعدة المحرك في التسارع أو التسلق بواسطة المحرك الكهربائي. أو بشكل أكثر شيوعًا ، يوفر المحرك الكهربائي الأصغر الطاقة اللازمة لظروف القيادة المنخفضة السرعة ويتم تعزيزه بواسطة المحرك بسرعات أعلى.
البدء التلقائي / إيقاف التشغيل. يقوم بإيقاف المحرك تلقائيًا عندما تتوقف السيارة ويعيد تشغيلها عند الضغط على المسرع. هذه الأتمتة أبسط بكثير مع محرك كهربائي. انظر أيضا السلطة المزدوجة أعلاه.

مبدأ التشغيل موجز

المركبات الهجينة تجمع بين عدة مصادر للطاقة ، وغالبا ما يكون واحد منها حراري والآخر كهربائي. المبدأ العام المبسط للغاية لهذا النوع من المحركات هو الاستفادة من مزايا كل نوع من المحركات مع تقليل عيوبها.

أربعة أبنية التهجين ممكنة:

في سلسلة: المحرك يحرك المولد ، وهذا الأخير يوفر الكهرباء لمحرك كهربائي ، وأيضا إعادة شحن بطارية عازلة دون مباشرة عزم الدوران إلى المحور مثل قاطرات الديزل الكهربائية
بالتوازي: المحرك الحراري والمحرك الكهربائي يمدان الطاقة للمحور عبر ناقل تقليدي ، عن طريق وصلات منفصلة.
ممر الطاقة: يوفر المحرك الطاقة للمحور ويقود أيضًا مولدًا يقوم بشحن بطارية تعمل بمحرك كهربائي.
المدى الموسع: الزيادات التقليدية للسيارات الكهربائية هي الاستقلالية من خلال محرك حراري يقود مولد كهربائي لإعادة شحن البطاريات.
تستخدم بيجو حلاً أصليًا من النوع المتوازي حيث يتم تشغيل المحور الأمامي بمحرك حراري مع ناقل حركة تقليدي بينما يتم تشغيل المحور الخلفي بمحركات كهربائية. هذا يسمح تكوينات مختلفة بما في ذلك “كل كهربائي” لبضعة كيلومترات والأخرى “جميع التضاريس”.

تتميز المركبات الهجينة الصغيرة بكفاءة طاقة جيدة وتسمح بشكل منتظم بالاستهلاك لمسافة 100 كم في المناطق الحضرية أقل من 5 لترات (في حالة الطاقة الكهربائية على متن الطائرة التي تبلغ 50 كيلوواط في السيارة العادية ، نوع تويوتا بريوس). من ناحية أخرى ، تستخدم السيارات الهجينة الكبيرة التهجين لزيادة الطاقة.

قوة
تتضمن مصادر الطاقة للمركبات المختلطة:

الفحم والخشب أو غيرها من المواد الصلبة القابلة للاحتراق
غاز طبيعي مضغوط أو مسال
بنزين (بنزين) أو وقود ديزل
تعمل بالطاقة البشرية على سبيل المثال دواسة أو التجديف
المجالات الكهرومغناطيسية ، موجات الراديو
البطاريات / المكثفات الكهربائية
الكهرباء العلوية
تراكم هيدروليكي
هيدروجين
دولاب الموازنة
شمسي
ينفخ

نوع السيارة
المركبات ذات العجلتين والدراجة
الدراجات البخارية والدراجات الكهربائية ، وحتى الدراجات البخارية الكهربائية هي شكل بسيط من الهجين ، مدعوم من محرك احتراق داخلي أو محرك كهربائي وعضلات الفارس. استخدمت الدراجات النارية البدائية الأولى في أواخر القرن التاسع عشر نفس المبدأ.

في دراجة هجين متوازية ، تقترن عزم الدوران البشري والحركي بالدواسة على دواسة أو واحدة من العجلات ، على سبيل المثال باستخدام محرك الوصل ، أو بكرة متحركة على إطار ، أو اتصال بعجلة باستخدام عنصر إرسال. معظم الدراجات الآلية ، الدراجات النارية من هذا النوع.
في سلسلة دراجة هجينة (SHB) (نوع من الدراجات بدون سلسلة) يقوم المستخدم بتدوير مولد ، شحن بطارية أو تغذية المحرك ، مما يوفر كل العزم المطلوب. فهي متاحة تجاريا ، كونها بسيطة من الناحية النظرية والتصنيع.

أول نموذج تم نشره لـ SHB هو Augustus Kinzel (براءة الاختراع الأمريكية 3’884’317) في عام 1975. في عام 1994 ، صمم بيرني ماكدونالدز منتج الكتروليت SHB مع إلكترونيات الطاقة التي تسمح بالفرامل والتجدد أثناء التجديد. في عام 1995 قام توماس مولر بتصميم وبناء “Fahrrad mit elektromagnetischem Antrieb” لأطروحته في الدبلوم عام 1995. في عام 1996 قام Jürg Blatter و Andreas Fuchs من جامعة برن للعلوم التطبيقية ببناء SHB وفي عام 1998 قاموا بتعديل دراجة ثلاثية من Leitra (براءة الاختراع الأوروبية EP 1165188). حتى عام 2005 ، قاموا ببناء العديد من نماذج الدراجة ثلاثية العجلات والدراجة الرباعية. في عام 1999 وصف هارالد كوتزكي “دراجة نارية نشطة”: الهدف هو الاقتراب من الدراجة المثالية التي لا تزن شيئًا وليس لها أي عائق من خلال التعويض الإلكتروني.

يتم تشغيل سلسلة من الدراجات البخارية الكهربائية الهجينة (SHEPB) بواسطة دواسات أو بطاريات أو مولد بنزين أو شاحن إضافي – مما يوفر المرونة وتحسينات المدى عبر الدراجات الكهربائية فقط.

استخدم نموذج أولي من نوع SHEPB من إنتاج ديفيد كيتسون في أستراليا في عام 2014 محركًا كهربائيًا خفيف الوزن بدون فرشات من طائرة بدون طيار ومحرك احتراق داخلي صغير الحجم يدويًا ، ونظام محرك طباعة ثلاثي الأبعاد ومساكن خفيفة الوزن ، بوزن أقل من 4.5 كيلوغرام. يحافظ التبريد النشط على الأجزاء البلاستيكية من التليين. يستخدم النموذج الأولي منفذ شحن دراجة كهربائي عادي.

المركبات الثقيلة
تستخدم قطارات الطاقة الهجينة الديزل الكهربائي أو التوربيني الكهربائي لتشغيل قاطرات السكك الحديدية والحافلات ومركبات البضائع الثقيلة والآلات الهيدروليكية المتنقلة والسفن. يقوم محرك الديزل / التوربين بتشغيل مولد كهربائي أو مضخة هيدروليكية ، والتي تعمل بمحرك / محركات كهربائية / هيدروليكية – بشكل صارم إرسال كهربائي / هيدروليكي (ليس هجينًا) ، ما لم يكن بإمكانه قبول الطاقة من الخارج. مع انخفاض خسائر تحويل المركبات الكبيرة ، تصبح مزايا توزيع الطاقة من خلال الأسلاك أو الأنابيب بدلاً من العناصر الميكانيكية أكثر وضوحًا ، خاصة عند تشغيل محركات أقراص متعددة – على سبيل المثال عجلات مدفوعة أو مراوح. وحتى وقت قريب ، كانت معظم المركبات الثقيلة لا تحتوي إلا على القليل من تخزين الطاقة الثانوية ، مثل البطاريات / المراكم الهيدروليكية – باستثناء الغواصات غير النووية ، وهي واحدة من أقدم أنواع إنتاج السيارات الهجينة التي تعمل على محركات الديزل بينما تطفو على السطح والبطاريات عند غمرها بالمياه. تم استخدام كل من المسلسل والإعدادات المتوازية في الغواصات WW2.

النقل بالسكك الحديدية
القطار الهجين هو قاطرة أو قطار أو قطار يستخدم نظام تخزين طاقة قابل لإعادة الشحن (RESS) ، يتم وضعه بين مصدر الطاقة (غالباً المحرك الرئيسي لمحرك الديزل) ونظام نقل الحركة المتصل بالعجلات. نظرًا لأن معظم قاطرات الديزل تعمل بالديزل والكهرباء ، فلديها جميع مكونات سلسلة نقل مختلطة ما عدا بطارية التخزين ، مما يجعل هذا الاحتمال بسيطًا نسبيًا.

رافعات
يعمل مهندسو شركة Railpower Technologies الذين يعملون مع TSI Terminal Systems على اختبار وحدة طاقة كهربائية ديزل هجين مزودة بتخزين البطارية لاستخدامها في رافعات مطاطية من نوع Tyred Gantry (RTG). تستخدم رافعات RTG عادة لتحميل وتفريغ حاويات الشحن في القطارات أو الشاحنات في الموانئ وساحات تخزين الحاويات. يمكن استعادة الطاقة المستخدمة لرفع الحاويات جزئيا عندما يتم تخفيضها. يتوقع مهندسو شركة Railpower إنتاج وقود الديزل وخفض الانبعاثات بنسبة 50-70٪. من المتوقع أن يتم تشغيل الأنظمة الأولى في عام 2007.

النقل البري ، المركبات التجارية

يتم استخدام الأنظمة الهجينة في الشاحنات والحافلات وغيرها من مركبات الطرق السريعة الثقيلة. يتم تعويض أحجام الأساطيل الصغيرة وتكاليف التركيب من خلال توفير الوقود ، [بحاجة إلى تحديث] مع تقدم مثل زيادة السعة ، وانخفاض تكلفة البطارية وما إلى ذلك ، تقدم تويوتا ، فورد ، جنرال موتورز وغيرها من السيارات المختلطة والسيارات الرياضية متعددة الاستخدامات. قدمت شركة Kenworth Truck Company مؤخراً سيارة Kenworth T270 Class 6 التي يبدو أنها منافسة للاستخدام في المدينة. تستثمر فيديكس وآخرون في سيارات التسليم الهجينة – خاصة لاستخدام المدن حيث يمكن أن تسهم التكنولوجيا الهجينة أولاً. اعتبارًا من ديسمبر 2013 ، تقوم FedEx بإنتاج شاحنتين للتسليم باستخدام محركات Wrightspeed الكهربائية ومولدات الديزل. يُزعم أن أدوات التعديل التحديثي تدفع تكاليفها في غضون بضع سنوات. تعمل محركات الديزل بسرعة دوران ثابتة (RPM) لضمان أعلى كفاءة.

المركبات العسكرية على الطرق الوعرة
منذ عام 1985 ، كان الجيش الأمريكي يختبر سلسلة من مركبات الهمفي الهجين ، وقد وجدها لتسريع عملية التسارع ، وضعًا خفيًا بالتوقيع الحراري المنخفض / قرب التشغيل الصامت ، واقتصاد استهلاك أكبر للوقود.

السفن
كانت السفن التي تحتوي على كل من الأشرعة والمحركات البخارية على شكل الصاري هي شكل مبكر من المركبات الهجينة. مثال آخر هو غواصة الديزل والكهرباء. هذا يعمل على البطاريات عند المغمورة ويمكن إعادة شحن البطاريات بواسطة محرك الديزل عندما تكون المركبة على السطح.

تشمل مخططات الدفع الهجين الأحدث على الطائرات الورقية الكبيرة التي تصنعها شركات مثل SkySails. يمكن سحب الطائرات الورقية على ارتفاعات عدة مرات أعلى من أعلى سارية السفن ، واستولت على رياح أقوى وأكثر ثباتًا.

الطائرات
تحتوي الطائرة Boeing Fuel Cell Demonstrator Airplane على نظام خلية وقود / بطارية ليثيوم أيون مختلط من طراز Proton Exchange Membrane (PEM) لتشغيل محرك كهربائي ، والذي يقترن بمروحة تقليدية. توفر خلية الوقود جميع الطاقة لمرحلة الرحلة. أثناء الإقلاع والتسلق ، جزء الطيران الذي يتطلب معظم الطاقة ، يعتمد النظام على بطاريات الليثيوم أيون خفيفة الوزن.

الطائرة المتظاهرة هي طائرة شراعية من نوع “ديمونة” ، صنعتها شركة دايموند إيركرافت إندستريز في النمسا ، والتي أجرت أيضًا تعديلات هيكلية على الطائرة. مع امتداد الجناح لمسافة 16.3 متر (53 قدم) ، ستكون الطائرة قادرة على السير بسرعة 100 كيلومتر / ساعة (62 ميل في الساعة) على الطاقة من خلية الوقود.

وقد تم تصميم FanWings المختلطة. يتم إنشاء FanWing من قبل اثنين من المحركات مع القدرة على autorotate والهبوط مثل طائرة هليكوبتر.

نوع المحرك

السيارات الكهربائية والبترولية الهجينة
عندما يستخدم مصطلح “سيارة هجينة” ، فإنه يشير غالبًا إلى سيارة كهربائية مختلطة. وتشمل هذه المركبات مثل ساتيرن فيو ، تويوتا بريوس ، تويوتا ياريس ، تويوتا كامري هايبرد ، فورد إسكيب هايبرد ، تويوتا هايلاندر هايبرد ، هوندا إنسايت ، هوندا سيفيك هايبرد ، لكزس آر إكس 400 ساعة و 450 ساعة ، هيونداي إيونيق وغيرها. يستخدم هجين البترول والكهرباء عادة محركات الاحتراق الداخلي (باستخدام مجموعة متنوعة من أنواع الوقود ، والبنزين بشكل عام أو محركات الديزل) والمحركات الكهربائية لتشغيل السيارة. يتم تخزين الطاقة في وقود محرك الاحتراق الداخلي ومجموعة البطارية الكهربائية. هناك أنواع عديدة من محركات هجين تعمل بالبترول والكهرباء ، من الهجين الكامل إلى الهجين المعتدل ، والتي تقدم مزايا وعيوب مختلفة.

قدم وليام هـ. باتون طلبًا للحصول على براءة اختراع لنظام الدفع الهجين الذي يعمل بالبنزين والكهرباء في أوائل عام 1889 ، وبالنسبة لنظام دفع هجين مماثل في منتصف عام 1889. لا يوجد دليل على أن قاربه المهجن قد حقق أي نجاح ، ولكنه بنيت الترام الهجين النموذجية وبيعت قاطرة هجينة صغيرة.

في عام 1899 ، طور هنري بيبر أول سيارة هجين تعمل بالكهرباء والبترول في العالم. في عام 1900 ، طور فرديناند بورش سلسلة هجينة باستخدام اثنين من ترتيبات محور المحرك في عجلة مع مجموعة مولدات الاحتراق الداخلي توفير الطاقة الكهربائية. مجموعة الهجين بورشه اثنين من سجلات السرعة. في حين يعود تاريخ السيارات الهجينة / الوقود السائل إلى أواخر القرن التاسع عشر ، تم اختراع الهجين المتجدد الكبح من قبل ديفيد آرثرز ، مهندس كهربائي من سبرينجديل ، أركنساس في 1978–79. وأفادت التقارير أن سيارته أوبل جي التي تم تحويلها إلى المنزل تعود إلى ما يقرب من 75 ميلا في الغالون ، ولا تزال هناك خطط لبيعها لهذا التصميم الأصلي ، كما تم تعديل النسخة “أخبار الأرض الأم” على موقعها على الإنترنت.

أصبحت السيارة الكهربائية (PEV) أكثر شيوعًا. لديها النطاق المطلوب في المواقع التي توجد بها فجوات واسعة بدون خدمات. ﻳﻤﻜﻦ ﺗﻮﺻﻴﻞ اﻟﺒﻄﺎرﻳﺎت ﺑﻜﻬﺮﺑﺎء اﻟﻤﻨﺰل اﻟﻜﻬﺮﺑﺎﺋﻴﺔ ﻟﻠﺸﺤﻦ ، آﻤﺎ ﻳﺘﻢ ﺷﺤﻨﻬﺎ أﺛﻨﺎء ﺗﺸﻐﻴﻞ اﻟﻤﺤﺮك.

إعادة شحن السيارة الكهربائية باستمرار (COREV)
يمكن إعادة شحن بعض المركبات الكهربائية للبطاريات (BEVs) أثناء تشغيل المستخدم. مثل هذه المركبة تنشئ اتصالاً بسكة حديد مكهربة أو لوحة أو أسلاك علوية على الطريق السريع عن طريق عجلة موصلة متصلة أو أي آلية أخرى مشابهة (انظر المجموعة الحالية من Conduit). يتم إعادة شحن بطاريات BEV من خلال هذه العملية – على الطريق السريع – ويمكن بعد ذلك استخدامها بشكل طبيعي على الطرق الأخرى حتى يتم تفريغ البطارية. على سبيل المثال ، بعض قاطرات البطارية الكهربائية المستخدمة في صيانة القطارات على مترو أنفاق لندن قادرة على هذا النمط من التشغيل.

تطوير بنية تحتية BEV سيوفر ميزة نطاق الطريق السريع غير المقيد عمليا. ونظرًا لأن العديد من الوجهات تقع على مسافة 100 كم من أحد الطرق السريعة الرئيسية ، فإن تقنية BEV قد تقلل من الحاجة إلى أنظمة شحن بطارية باهظة الثمن. لسوء الحظ ، فإن الاستخدام الخاص للنظام الكهربائي الحالي محظور عالمياً تقريباً. إلى جانب ذلك ، فإن التكنولوجيا الخاصة بهذه البنية التحتية الكهربائية قديمة إلى حد كبير ، وخارج بعض المدن ، لم يتم توزيعها على نطاق واسع (انظر مجموعة Conduit الحالية ، والترام ، والسكك الحديدية الكهربائية ، والعربات ، والقطار الثالث). وربما يمكن تمويل تحديث التكاليف الكهربائية والبنية الأساسية المطلوبة من خلال إيرادات الرسوم أو عن طريق ضرائب النقل المخصصة.

الوقود الهجين (الوضع الثنائي)
بالإضافة إلى المركبات التي تستخدم جهازين مختلفين أو أكثر للدفع ، ينظر البعض أيضًا إلى المركبات التي تستخدم مصادر طاقة أو أنواع مدخلات متميزة (“الوقود”) باستخدام نفس المحرك ليكون هجينًا ، على الرغم من تجنب الارتباك مع الهجينة كما هو موضح أعلاه وإلى استخدام المصطلحات بشكل صحيح ، وربما تكون هذه الطرق الموصوفة بشكل صحيح أكثر كمركبات ذات وضعين:

يمكن لبعض عربات الترول الكهربائية التبديل بين محرك الديزل على متن الطائرة والطاقة الكهربائية العلوية اعتماداً على الظروف (انظر ناقل الوضع الثنائي). من حيث المبدأ ، يمكن دمج هذا مع نظام فرعي للبطارية لإنشاء عربة هجينة حقيقية في المكونات ، على الرغم من أنه اعتبارًا من عام 2006 ، لم يتم الإعلان عن مثل هذا التصميم.
يمكن لمركبات الوقود المرنة أن تستخدم خليطًا من وقود المدخلات الممزوج في خزان واحد – عادةً البنزين والإيثانول أو الميثانول أو البيوبوتانول.
عربة الوقود البيولوجي: يختلف غاز البترول المسال والغاز الطبيعي بشكل كبير عن البترول أو الديزل ولا يمكن استخدامه في نفس الصهاريج ، لذلك سيكون من المستحيل بناء نظام وقود مرن (غاز البترول المسال أو الغاز الطبيعي). وبدلاً من ذلك ، يتم بناء المركبات من خلال نظامي وقود متوازيين يعملان على تغذية محرك واحد. على سبيل المثال ، يمكن لبعض شفروليه سيلفرادو 2500 HDs التبديل بسهولة بين البترول والغاز الطبيعي ، وتقدم مجموعة من أكثر من 1000 كيلومتر (650 ميل). في حين أن تكلفة الخزانات المكررة في بعض التطبيقات ، فإن زيادة المدى وانخفاض تكلفة الوقود والمرونة حيث تكون البنية التحتية لغاز البترول المسال أو الغاز الطبيعي غير الكامل قد تكون حافزًا مهمًا للشراء. في حين أن البنية التحتية للغاز الطبيعي في الولايات المتحدة غير مكتملة جزئياً ، إلا أنها تتزايد بسرعة كبيرة ، ولديها بالفعل 2600 محطة CNG. ومع تزايد البنية التحتية لمحطة التزود بالوقود ، يمكن النظر إلى اعتماد هذه المركبات ثنائية الوقود على نطاق واسع في المستقبل القريب. وقد يدفع ارتفاع أسعار الغاز المستهلكين إلى شراء هذه المركبات. عندما تتداول أسعار الغاز حول 4.00 دولار ، فإن سعر MMBTU من البنزين هو 28.00 دولار ، مقارنة مع 4.00 دولار للغاز الطبيعي لكل MMBTU. على أساس لكل وحدة أساس مقارن للطاقة ، يجعل هذا الغاز الطبيعي أرخص بكثير من البنزين. كل هذه العوامل تجعل من سي إن جي- بنزين وقود ثنائي الوقود جذاب للغاية.
تم تعديل بعض المركبات لاستخدام مصدر وقود آخر إذا كان متوفرا ، مثل السيارات المعدلة لتشغيل على autogas (غاز البترول المسال) والديزل المعدلة لتشغيلها على نفايات الزيوت النباتية التي لم يتم معالجتها إلى وقود الديزل الحيوي.
كما يتم تضمين آليات مساعدة الطاقة للدراجات وغيرها من المركبات التي تعمل بالطاقة البشرية (انظر الدراجة الآلية).

هجين الطاقة السوائل
تستخدم السيارات الهجين الهجين والهيدروليكي محركًا لشحن تراكم الضغط لقيادة العجلات عبر وحدات محرك هيدروليكية (سائلة) أو هوائية (هواء مضغوط). في معظم الحالات ، يتم فصل المحرك عن نظام نقل الحركة ، ليخدم فقط لشحن تراكم الطاقة. انتقال سلس. يمكن استخدام الكبح التجديدي لاستعادة بعض طاقة المحرك الموردة مرة أخرى إلى المجمع.

بترو-هجين
صممت شركة فرنسية ، MDI ، نماذج تشغيلية لمحرك محرك هجين مصنوع من الهواء. لا يستخدم النظام المحركات الهوائية لقيادة السيارة ، التي يقودها محرك هجين مباشرة. يستخدم المحرك خليطًا من الهواء المضغوط والبنزين المحقون في الأسطوانات. يتمثل أحد الجوانب الرئيسية للمحرك الهجين في “الغرفة النشطة” ، وهي عبارة عن هواء تسخين مقصور عبر الوقود يضاعف إنتاج الطاقة. وقامت شركة تاتا موتورز الهندية بتقييم مرحلة التصميم نحو الإنتاج الكامل للسوق الهندي وانتقلت إلى “استكمال التطوير التفصيلي لمحرك الهواء المضغوط في تطبيقات محددة للسيارة والثابتة”.

هيدروليكي بترولي هيدروليكي
لقد كانت التكوينات البترولية-الهيدروليكية شائعة في القطارات والمركبات الثقيلة لعقود من الزمن. ركزت صناعة السيارات مؤخرا على هذا التكوين الهجين كما أنها تظهر الآن مقدمة للتقديم في المركبات الأصغر.

في هجين البترول الهيدروليكي ، يكون معدل استرداد الطاقة عاليًا ، وبالتالي فإن النظام أكثر كفاءة من الهجينة التي يتم شحنها بواسطة البطارية الكهربائية باستخدام تقنية البطارية الكهربائية الحالية ، مما يدل على زيادة بنسبة 60٪ إلى 70٪ في اقتصاد الطاقة في وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) اختبارات. يحتاج محرك الشحن إلى الحجم فقط لمتوسط ​​الاستخدام مع رشقات التسارع باستخدام الطاقة المخزنة في المجمع الهيدروليكي ، الذي يتم شحنه عند تشغيل المركبات التي تتطلب طاقة منخفضة. يعمل محرك الشحن بالسرعة المثلى والحمل لضمان الكفاءة وطول العمر. في إطار الاختبارات التي أجرتها وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) ، عاد الهجين الهيدروليكي فورد إكسبيديشن 32 ميلاً لكل جالون أمريكي (7.4 لتر / 100 كلم ؛ 38 ميلا في الغالون) ، و 22 ميلاً لكل جالون أمريكي (11 لتر / 100 كم ؛ 26 mpg ‑ imp) الطريق السريع. لدى UPS حالياً شاحنتين في الخدمة باستخدام هذه التقنية.

يتميز النظام الهجين للبترول-هيدروليك بتدفق شحن / تفريغ أسرع وأكثر كفاءة من الهجينة البترولية الكهربائية ، كما أنه أرخص في البناء. إن حجم وعاء المركب يفرض قدرة تخزين كاملة للطاقة وقد يتطلب مساحة أكبر من مجموعة البطارية الكهربائية. يمكن تعويض أي مساحة مركبة يستهلكها حجم أكبر من مركب المركب بالحاجة إلى محرك شحن أصغر حجماً ، في HP والحجم المادي.

الأبحاث جارية في الشركات الكبيرة والشركات الصغيرة. تحول التركيز الآن إلى مركبات أصغر. كانت مكونات النظام مكلفة مما حال دون التركيب في الشاحنات الصغيرة والسيارات. وكان العيب هو أن المحركات الدافعة للقوة لم تكن فعالة بما يكفي عند التحميل الجزئي. حققت شركة بريطانية (Artemis Intelligent Power) تقدمًا في تقديم محرك / مضخة هيدروليكية متحكم بها إلكترونيًا ، وهي المحرك / المضخة Digital Displacement®. تتميز المضخة بكفاءة عالية في جميع نطاقات السرعة وأحمالها ، مما يعطي إمكانية التطبيق للتطبيقات الصغيرة للهجينين البتروكيميائيين. قامت الشركة بتحويل سيارة BMW كقاعدة اختبار لإثبات الجدوى. سيارة BMW 530i ، أعطت ضعف mpg في قيادة المدينة مقارنة بالسيارة القياسية. كان هذا الاختبار يستخدم المحرك القياسي بحجم 3،5 سم مكعب ، مع محرك أصغر ، كانت الأرقام أكثر إثارة للإعجاب. يتيح تصميم السيارات الهجينة البترولية-الهيدروليكية التي تستخدم أجهزة تخزين ذات حجم جيد تقليل حجم المحرك إلى متوسط ​​استهلاك الطاقة ، وليس ذروة استخدام الطاقة. يتم توفير الطاقة الذروة بواسطة الطاقة المخزنة في المجمع. يعمل المحرك ذو السرعة الثابتة الأصغر كفاءة على تقليل الوزن وتحرير المساحة لمجمع أكبر.

تم تصميم أجسام السيارات الحالية حول الميكانيكيات الخاصة بإعدادات المحرك / ناقل الحركة الحالية. إنه مقيد وبعيد عن المثالية لتركيب ميكانيكيات بترولي-هيدروليكية في أجسام موجودة غير مصممة للإعدادات الهيدروليكية. يتمثل أحد أهداف المشروع البحثي في ​​إنشاء سيارة جديدة لتصميم الورق الفارغ ، وذلك من أجل تعظيم مكونات المكونات الهجينة البترولية الهيدروليكية في السيارة. يتم دمج جميع المكونات الهيدروليكية الضخمة في هيكل السيارة. وقد ادعى تصميم واحد أن يعيد 130 ميلا في الغالون في الاختبارات باستخدام مركب هيدروليكي كبير وهو أيضا الهيكل الهيكلي للسيارة. يتم دمج محركات القيادة الهيدروليكية الصغيرة داخل محاور العجلات التي تقود العجلات والعكس إلى طاقة الكبح الحركية الخلفية. تعمل المحركات المحورية على التخلص من الحاجة إلى فرامل الاحتكاك ، والإرسال الميكانيكي ، وأعمدة القيادة ، والمفاصل U ، مما يقلل من التكاليف والوزن. يتم استخدام محرك هيدروستاتيكي بدون فرامل احتكاك في المركبات الصناعية. الهدف هو 170 ميلا في الغالون في ظروف القيادة المتوسطة. الطاقة الناتجة عن امتصاص الصدمات والطاقة الكبح الحركية التي عادة ما تهدر ستساعد في شحن البطارية. محرك المكبس الأحفوري ذو الوقود الأحفوري الذي يتناسب مع متوسط ​​معدل استهلاك الطاقة للمجمع. حجم المركب في تشغيل السيارة لمدة 15 دقيقة عندما مشحونة بالكامل. والهدف هو تراكم مشحون بالكامل والذي ينتج سرعة تسارع 0-60 ميل في الساعة أقل من 5 ثوان باستخدام الدفع الرباعي.

سيارة كهربائية هجينة كهربائية بشرية
شكل آخر من أشكال المركبات الهجينة هي المركبات التي تعمل بالطاقة الكهربائية والكهربائية. وتشمل هذه المركبات مثل Sinclair C5 ، Twike ، والدراجات الكهربائية ، وألواح التزلج الكهربائية.

تكوينات قطار الطاقة الهجين مركبة

هجين متوازي
في سيارة هجينة متوازية ، يقترن محرك كهربائي ومحرك احتراق داخلي بحيث يمكنهما تشغيل السيارة سواء بشكل فردي أو معًا. الأكثر شيوعًا محرك الاحتراق الداخلي ، المحرك الكهربائي وصندوق التروس تقترن بقوابض يتم التحكم فيها أوتوماتيكياً. بالنسبة للقيادة الكهربية ، فإن القابض بين محرك الاحتراق الداخلي مفتوح أثناء تشغيل القابض في صندوق التروس. أثناء تشغيل وضع الاحتراق ، يعمل المحرك والمحرك بنفس السرعة.

كان أول إنتاج هجين متوازي الإنتاج خارج اليابان هو الجيل الأول من هوندا إنسايت.

هجين مواز طفيف
تستخدم هذه الأنواع محركًا كهربائيًا مدمجًا بشكل عام (عادةً <20 كيلو واط) لتوفير ميزات التوقف التلقائي / البدء وتوفير مساعدة طاقة إضافية أثناء التسارع ، وللتوليد في مرحلة التباطؤ (يُعرف أيضًا باسم الكبح المتجدد). وتشمل الأمثلة على الطريق هوندا سيفيك هايبرد ، هوندا إنسايت الجيل الثاني ، هوندا CR-Z ، هوندا أكورد هايبرد ، مرسيدس بنز S400 BlueHYBRID ، BMW الفئة السابعة الهجينة ، جنرال موتورز BAS Hybrids ، سوزوكي إس كروس ، سوزوكي واجون آر و سمارت فورتو مع محرك هجين صغير. هجين مقسم إلى شرائح أو سلسلة متوازية في محرك كهربائي هجين مقسم بالطاقة ، هناك محطتان: محرك كهربائي للجر ومحرك احتراق داخلي. يمكن تقاسم الطاقة من هذين المحركين لدفع العجلات عبر جهاز فصل الطاقة ، وهو مجموعة تروس كوكبية بسيطة. يمكن أن تكون النسبة من 100 ٪ لمحرك الاحتراق إلى 100 ٪ لمحرك الجر الكهربائي ، أو أي شيء بينهما ، مثل 40 ٪ للمحرك الكهربائي و 60 ٪ لمحرك الاحتراق. يمكن أن يعمل محرك الاحتراق كمولد يقوم بشحن البطاريات. الإصدارات الحديثة مثل تويوتا هايبرد سينيرجي درايف لها محرك / مولد كهربائي ثاني متصل بالعتاد الكواكب. بالتعاون مع محرك الجر / المولد وجهاز تقسيم الطاقة ، يوفر هذا ناقل حركة متغير باستمرار. على الطريق المفتوح ، مصدر الطاقة الأساسي هو محرك الاحتراق الداخلي. عندما تكون الطاقة القصوى مطلوبة ، على سبيل المثال للتجاوز ، يتم استخدام محرك الجر الكهربائي للمساعدة. وهذا يزيد من الطاقة المتاحة لفترة قصيرة ، مما يعطي تأثير وجود محرك أكبر من الذي تم تركيبه بالفعل. في معظم التطبيقات ، يتم إيقاف تشغيل محرك الاحتراق عندما تكون السيارة بطيئة أو ثابتة مما يقلل من انبعاثات الرصيف. تشمل منشآت سيارات الركوب تويوتا بريوس ، فورد إسكيب آند فيوجن ، بالإضافة إلى سيارات لكزس RX400h و RX450h و GS450h و LS600h و CT200h. سلسلة هجينة يتم تشغيل سيارة هجينة من سلسلة أو مسلسلة بواسطة محرك كهربائي يعمل كمركبة كهربائية في حين أن وحدة تزويد طاقة البطارية كافية ، مع محرك تم ضبطه لتشغيله كمولد عندما تكون حزمة البطارية غير كافية. لا يوجد عادة اتصال ميكانيكي بين المحرك والعجلات ، والغرض الأساسي من موسع النطاق هو شحن البطارية. وقد تمت الإشارة أيضًا إلى السيارات الهجينة من الفئة "مركبة كهربائية طويلة المدى" ، أو مركبة كهربائية ممتدة المدى ، أو نطاق كهربائي ممدّد (EREV / REEV / EVER). تعد سيارة BMW i3 المزودة بتقنية Range Extender سلسلة إنتاجية هجينة. وهي تعمل كمركبة كهربائية حتى تنخفض شحن البطارية ، ومن ثم تقوم بتنشيط مولد يعمل بمحرك للحفاظ على الطاقة ، وتتوفر أيضًا بدون ممدّد النطاق. كانت سيارة Fisker Karma أول مركبة إنتاج هجين من السلسلة. عند وصف السيارات ، عادةً ما يتم شحن بطارية الهجين المتسلسل من خلال توصيله - ولكن قد يسمح هجين السلسلة أيضًا بأن تعمل البطارية كحاجز مؤقت (ولأغراض التجديد) ، ولقدرة المحرك الكهربائي على يتم توفيره باستمرار بواسطة محرك داعم. كانت ترتيبات السلسلة شائعة في قاطرات وسفن الديزل الكهربائية. اخترع فيرديناند بورشه هذا الترتيب في سيارات السباق ذات السرعة القياسية في أوائل القرن العشرين ، مثل Lohner-Porsche Mixte Hybrid. وسمّت بورشه ترتيبه "System Mixt" وكان تصميم محرك محور العجلة ، حيث كان كل من العجلتين الأماميتين مدعومتين بمحرك منفصل. ويشار أحيانًا إلى هذا الترتيب على أنه ناقل كهربائي ، حيث حل المولد الكهربائي ومحرك القيادة محل ناقل الحركة الميكانيكي. لم تستطع المركبة التحرك ما لم يكن محرك الاحتراق الداخلي يعمل. في عام 1997 ، أصدرت تويوتا أول حافلة هجينة سلسلة بيعت في اليابان. طرحت جنرال موتورز طراز هيفي فولت من سلسلة المكونات الهجينة في عام 2010 ، بهدف الوصول إلى نطاق كهربائي بالكامل بطول 40 ميل (64 كم) ، على الرغم من أن هذه السيارة لديها أيضاً وصلة ميكانيكية بين المحرك ونظام نقل الحركة. وقد تم استخدام Supercapacitors جنبا إلى جنب مع بنك بطارية ليثيوم أيون من قبل AFS الثالوث في سيارة ساتيرن فيو SUV المحولة. باستخدام المكثفات الفائقة يدعون أنها تصل إلى 150 ميلا في الغالون في ترتيب هجين سلسلة. مركبة كهربائية هجينة تعمل بالكهرباء (PHEV) نوع آخر من المركبات الهجينة هو السيارة الكهربائية الهجينة (PHEV). عادة ما يكون المكون الإضافي هجينًا هجينًا كهربيًا-كهربيًا (متوازيًا أو متسلسلًا) مع سعة تخزين أكبر للطاقة ، عادةً من خلال بطارية ليثيوم أيون ، والتي تتيح للمركبة قيادة السيارة في وضع كهربائي كامل ، وهي مسافة تعتمد على البطارية حجم وتخطيطه الميكانيكي (سلسلة أو موازية). قد يكون متصلاً بالتيار الكهربائي الرئيسي في نهاية الرحلة لتجنب الشحن باستخدام محرك الاحتراق الداخلي على متن الطائرة. هذا المفهوم جذاب لأولئك الذين يسعون إلى تقليل الانبعاثات على الطرق الممهدة عن طريق تجنب - أو على الأقل تقليل - استخدام ICE أثناء القيادة اليومية. وكما هو الحال مع المركبات الكهربائية النقية ، فإن إجمالي توفير الانبعاثات ، على سبيل المثال في شروط ثاني أكسيد الكربون ، يعتمد على مصدر الطاقة الخاص بشركة توليد الكهرباء. بالنسبة لبعض المستخدمين ، قد يكون هذا النوع من المركبات أيضًا جذابًا مالياً طالما أن الطاقة الكهربائية المستخدمة أرخص من البنزين / الديزل الذي كانوا سيستخدمونه لولا ذلك. تستخدم أنظمة الضرائب الحالية في العديد من الدول الأوروبية الضرائب على النفط المعدني كمصدر رئيسي للدخل. وهذا لا ينطبق عمومًا على الكهرباء ، التي تخضع للضريبة بشكل موحد بالنسبة للعميل المحلي ، ولكن هذا الشخص يستخدمها. كما يقدم بعض موردي الكهرباء مزايا سعرية لمستخدمي ليالي خارج أوقات الذروة ، الأمر الذي قد يزيد من جاذبية خيار المكونات الإضافية للمسافرين وسائقي السيارات في المدن. السلامة على الطريق لراكبي الدراجات والمشاة قام تقرير إدارة السلامة المرورية للطرق السريعة الوطنية لعام 2009 بفحص حوادث السيارات الكهربائية الهجينة التي اشتملت على المشاة وراكبي الدراجات وقارنوها بالحوادث التي تنطوي على مركبات محرك الاحتراق الداخلي (ICEV). وأظهرت النتائج أنه ، في بعض حالات الطرق ، تكون مركبات HEV أكثر خطورة بالنسبة للمشي على الأقدام أو الدراجة. ﺑﺎﻟﻧﺳﺑﺔ ﻟﻟﺣوادث اﻟﺗﻲ ﺗﺗﺑﺎطﺄ ﻓﯾﮭﺎ اﻟﺳﯾﺎرة أو ﺗوﻗﻔﮭﺎ أو ﺗدﻋﻣﮭﺎ أو ﺗدﺧل أو ﺗﻐﺎدر ﻣوﻗف ﻟﻟﺳﯾﺎرات (ﻋﻧدﻣﺎ ﯾﮐون اﻟﻔرق اﻟﺻﺣﯾﺢ ﺑﯾن HEVs و ICEVs أﮐﺛر وﺿوﺣًﺎ) ، ﮐﺎن ﻣن اﻟﻣرﺟﺢ أن ﯾﮐون ﻣرﻛز اﻟﺗﺷﻐﯾل اﻹﯾﺟﺎﺑﻲ ﻣرﺗﺑطًﺎ ﺑﻧﺣو ﻣرﺗﯾن ﻓﻲ ﺣﺎدث اﻟﻣﺷﺎة ﻣﻘﺎرﻧﺔ ﺑـ ICEV. بالنسبة للحوادث التي تنطوي على راكبي الدراجات أو المشاة ، كان هناك معدل حوادث أعلى بالنسبة إلى HEVs من ICEV عندما كانت السيارة تسير في زاوية. ولكن لم يكن هناك فروق ذات دلالة إحصائية بين أنواع المركبات عندما كانوا يسيرون على التوالي. قامت العديد من شركات تصنيع السيارات بتطوير أصوات تحذير للمركبات الكهربائية مصممة لتنبيه المشاة إلى وجود سيارات الدفع الكهربائية مثل السيارات الكهربائية الهجينة ، والمركبات الكهربائية الهجينة الموصلة ، وجميع السيارات الكهربائية (EVs) التي تسير بسرعة منخفضة. الغرض منها هو جعل المشاة وراكبي الدراجات والمكفوفين والبعض الآخر على علم بوجود السيارة أثناء التشغيل في وضع كهربائي كامل. تشمل المركبات في السوق التي تحتوي على أجهزة السلامة هذه نيسان ليف ، شفروليه فولت ، فيسكر كارما ، هوندا أف سي سي كلاريتي ، نيسان فوغا هايبرد / إنفينيتي M35 ، هيونداي ix35 FCEV ، هيونداي سوناتا هايبرد ، 2012 هوندا فيت إي في 2012 تويوتا كامري هايبرد ، 2012 لكزس CT200h ، وجميع سيارات عائلة بريوس التي أدخلت مؤخراً ، بما في ذلك الطراز القياسي لعام 2012 من طراز بريوس ، وبريوس تويوتا الخامس ، وتويوتا بريوس بلج إن هجين. المركبات الخضراء البديلة تشمل الأنواع الأخرى من المركبات الخضراء المركبات الأخرى التي تذهب بشكل كامل أو جزئي إلى مصادر الطاقة البديلة من الوقود الأحفوري. وثمة خيار آخر يتمثل في استخدام تركيبة الوقود البديلة (أي الوقود الحيوي) في المركبات التقليدية المعتمدة على الوقود الأحفوري ، مما يجعلها تذهب جزئياً إلى مصادر الطاقة المتجددة. وتشمل الأساليب الأخرى النقل السريع الشخصي ، ومفهوم النقل العام الذي يوفر النقل الآلي بدون الطلب الآلي ، على شبكة من الحزات الدليلية المبنية خصيصًا. Peugeot / Citroën Hybrid Vehicle أعلنت شركتا بيجو وستروين أنها أيضاً بصدد بناء سيارة تستخدم الهواء المضغوط كمصدر للطاقة. ومع ذلك ، فإن السيارة التي تصممها تستخدم نظامًا هجينيًا يستخدم أيضًا محركًا يعمل بالبنزين (يستخدم في دفع السيارة على مسافة تزيد عن 70 كم / ساعة ، أو عند استنفاد خزان الهواء المضغوط.